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《光纤通信原理与技术》课程教学大纲英文名称:Fiber Communication Principle and its Application学时:51 学分：3开课学期：第7学期一、课程性质与任务通过讲授光纤通信技术的基础知识,使学生了解掌握光纤通信的基本特点，学习光纤通信系统的三个重要组成部分：光源（光发射机）、光纤（光缆）和光检测器（光接收机)。
通过本课程的学习，学生将掌握光纤通信的基本原理、光纤通信系统的组成和系统设计的基本方法,了解光纤通信的未来与发展，为今后的工程应用和研究生阶段的学习打下基础。
二、课程教学的基本要求要求通过课堂认真听讲和实验课,以及课下自学，基本掌握光纤通信的基础理论知识和应用概况，熟悉光纤通信在电信、通信中的应用，为今后的工作打下坚实的理论基础。
三、课程内容第一章光通信发展史及其优点（1学时）第二章光纤的传输特性（2学时）第三章影响光纤传输特性的一些物理因素（5学时）第四章光纤通信系统和网络中的光无源器件(9学时）第五章光纤通信技术中的光有源器件（3学时)第六章光纤通信技术中使用的光放大器（4学时）第七章光纤传输系统（4学时)第八章光纤网络介绍（6学时）第九章光纤通信原理与技术实验(17课时)四、教学重点、难点本课程的教学重点是光电信息技术物理基础、电光信息转换、光电信息转换，光电信息技术应用,光电新产品开发举例。
本课程的教学难点是光电信息技术物理基础。
五、教学时数分配教学时数51学时，其中理论讲授34学时，实践教学17学时。
（教学时数具体见附表1和实践教学具体安排见附表2）六、教学方式理论授课以多媒体和模型教学为主，必要时开展演示性实验。
七、本课程与其它课程的关系1。
本课程必要的先修课程《光学》、《电动力学》、《量子力学》等课程2。
本课程的后续课程《激光技术》和《光纤通信原理实验》以及就业实习。
八、考核方式考核方式：考查具体有三种。
根据大多数学生学习情况和学生兴趣而定其中一种.第一种是采用期末考试与平时成绩相结合的方式进行综合评定.对于理论和常识部分采用闭卷考试，期末考试成绩占总成绩的55％，实验成绩占总成绩的30%，作业成绩及平时考勤占总成绩的15％；第二种是采用课程设计（含市场调查报告)和平时成绩相结合的方式，课程设计占总成绩的55%,实验成绩占总成绩的30％,作业成绩及平时考勤占总成绩的15％。
《信号与系统》课程教学大纲一、课程基本信息1、课程编号：14L181Q2、课程体系/类别：大类专业基础/主干课程3、学时/学分：48/34、先修课程：高等数学、工程数学、电路分析5、适用专业：通信工程、自动化、铁道信号、电子科学与技术二、课程教学目标及学生应达到的能力本课程是大学本科二年级电子信息类本科生必选的技术基础课程。
本课程教学目标是使学生牢固掌握信号与系统的基本原理和基本分析方法，掌握信号与系统的时域、变换域分析方法，理解各种变换（傅里叶变换、拉普拉斯变换、z变换）的基本内容、性质与应用。
特别要建立信号与系统的频域分析的概念以及系统函数的概念，为学生进一步学习后续课程打下坚实的基础。
通过本课程的学习，使学生在分析问题和解决问题的能力上有所提高,并能够自主性学习，具有一定的创造性工作能力。
本课程主要支撑以下毕业要求指标点：1.2 将具体工程问题抽象为数学、物理问题，选择适当的模型进行描述，并理解其局限性本课程核心内容是信号的表示和系统的描述，包括利用数学的方法将信号从不同角度进行表示；根据实际系统建立描述系统的数学模型，并从不同的域对系统进行描述；理解信号与系统时域、频域和复频域的特点及适用情况，从而根据具体问题选择合适的域进行分析。
1.3 对模型进行推理求解和必要的修正改进本课程在讲授信号的表示和系统的描述的基础上，介绍根据系统的描述，利用信号的表示和线性非时变系统的特性从不同域求解系统模型，即求解系统的响应。
2.2 运用专业基础理论与方法，进行通信信号分析和通信系统设计实现本课程讲授了从时域、频域和复频域进行信号分析，从时域、频域和复频域进行系统描述及系统响应求解，为通信工程、铁道信号、自动化、电子技术等电子信息类专业奠定基础。
三、课程教学内容和要求（一）课程主要知识点、要求及课时分配（二）课程重点、难点1．信号与系统分析导论（2学时）重点：确定信号及线性非时变系统的特性。
难点：线性非时变系统的判断。
《信号与系统》教学大纲学分： 3 总学时：54理论学时：54 面向专业：电气工程及其自动化大纲执笔人：李有安大纲审定人：赵法起一、说明1.课程的性质、地位和任务本课程是电气工程及其自动化本科专业工业自动化方向的专业选修课程。
是工业自动化控制的重要组成部分。
本课程的教学任务是通过本课程的教学使学生系统掌握信号与系统的有关理论知识和分析解决问题的方式方法。
本课程的任务在于研究信号与系统理论的基本概念和基本分析方法。
初步认识如何建立信号与系统的数学模型，经适当的数学分析求解，对所得结果给于物理解释、赋予物理意义。
2.课程教学的基本要求信号与系统是一门理论性较强的课程，应在高等数学、线性代数、复变函数、电路分析等课程之后开设。
通过本课程的学习，应使学生掌握研究确定性信号经线性时不变系统传输与处理的基本概念和基本分析方法，从时间阈到变换阈，从连续到离散，从输入输出到状态空间的描述，以控制工程为作为主要应用背景，充分体现时代气息，注重实例分析。
3.课程教学改革鉴于本课程的特点，适应现代信息科学与技术发展的最新需要进行讲授。
二、教学大纲内容第一章绪论（讲课6学时）1.1信号与系统1.2信号的描述、分类和典型示例指数信号、正弦信号、复指数信号、抽样信号、钟形信号。
1.3信号的运算移位、尺度、两信号相加或相乘。
1.4阶越信号与冲击信号单位斜变信号、单位阶跃信号、单位冲击信号、冲激偶信号1.5信号的分解直流分量与交流分量、偶分量与奇分量、脉冲分量、实部分量与虚部分量、正交函数分量1.6系统模型及其分类1.7线性时不变系统叠加性与均匀性、时不变特性、微分特性、因果性1.8系统分析方法要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：信号的表示与分解。
建议教学方法：注意电路理论与信号系统的衔接思考题：建课后习题第二章连续时间系统的时阈分析（讲课8学时）2.1引言2.2微分方程式的建立与求解2.3起始点的跳变2.4`零输入响应和零状态响应2.5冲击响应与阶跃响应2.6卷积2.7卷积的性质卷积代数、卷积微分与积分、与冲激函数或阶跃函数的卷积2.8用算子符号表示微分方程算子符号基本规则、用算子符号建立微分方程、传输算子概念2.9以分配函数的概念认识冲激函数要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：掌握连续时间系统的时阈分析方法。
精选全文完整版（可编辑修改）《信号与系统》课程教学大纲课程名称：信号与系统课程代码：TELE1006英文名称：Signal and Linear System课程性质：专业必修课程学分/学时：3.0开课学期：第3学期适用专业：通信工程、信息工程、电子信息工程、电子科学与技术等专业先修课程：高等数学，线性代数，电路分析后续课程：数字信号处理，通信原理，通信系统设计与实践等开课单位：电子信息学院课程负责人：王家俊大纲执笔人：侯嘉大纲审核人：一、课程性质和教学目标课程性质：本课程是通信工程、信息工程、电子信息工程等电子信息类专业的一门重要专业基础课，是通信工程专业的必修主干课。
教学目标：本课程主要讲授信号与线性系统的分析和处理方法的基本原理。
通过理论教学，使学生能建立系统分析的总体概念，掌握信号处理、信号特征分析、线性系统分析等基本概念和基本方法以及若干典型的电路系统分析应用，该课程是从电路分析的知识领域引入信号处理与传输领域的关键性课程，在教学环节中起着承上启下的作用。
能培养学生的电路设计与特征分析能力，思维推理和分析运算的能力，为进一步学习数字信号处理、通信原理等后续课程打下理论和技术基础。
本课程的具体教学目标如下：1、掌握信号与线性系统理论和知识体系所需的基本数理知识，并能用于专业知识与实际系统分析的能力学习中。
【1.1】2、具备信号与线性系统分析与理解的基础知识，能使用数学、自然科学、工程基础和专业知识分析实际工程中结构、电路、信号等相关具体问题。
【1.3】3、具备对常用信号、线性系统的特性、功能及应用进行分析和理解的基础能力，能够理解典型线性电路系统、滤波器、调制解调系统以及信号的时频特性和基本构成原理，能够针对实际工程问题和应用对象进行方案分析。
【1.4】4、具备对线性系统与信号的基本设计与分析能力，能运用基本原理、数理工具和工程方法，完成电子通信领域相关的复杂工程问题与系统设计中单元与环节的正确表达。
《通信电路与系统》课程教学内容汇编（第9~10章）【说明】以下内容接续前一部分教学内容汇编（第7~8章）内容。
建议下载后打印用于听课，页面右侧留白作为书写听课笔记使用。
第9章数字基带传输系统本章学习的主要知识：1．基带传输系统及其组成2．数字基带码、传输码3．数字基带信号功率谱分析4．码间干扰、无码间干扰传输条件5．无码间干扰条件下基带系统抗噪声性能6．眼图9.1 引言1．数字传输方式（1）数字基带传输：只对数字基带信号进行波形变换或形成后直接传输，不进行任何调制/解调。
（2）数字频带传输：用数字基带信号调制载波的某个参量进行传输，并在接收端进行相应的解调。
（3）两种传输的区别：是否使用调制/解调器。
数字基带系统不适用调制解调器，仅靠基带信号波形电平的变化表征被传输的数字信息，如下图：数字频带系统靠载波参量来表征被传输的数字信息，如下图：【基带信号与频带信号】基带信号就指频谱（或功率谱）处于基本频带的信号，通信系统中的基带信号往往就是发送端要被传输的，或是接收端解调恢复出的信号。
基带信号带宽B与带内中心频率f0的关系是：B/ f0>1。
【频带信号】通常是基带信号对载波调制后形成的已调波信号，射频已调信号或接收机中放输出信号都是典型的频带信号。
频带信号带宽B与该信号中心频率f0的关系是：B/ f0 <<1。
基带信号与频带信号频谱（或功率谱）对照的示意图入下：2．数字基带传输系统组成（1）波形变换的必要性很多基带传输信道低频频率响应不理想，甚至不能传输直流信号分量，如大量使用中的电话电缆信道。
可对基带数字信号进行波形变换，形成适合基带信道特性传输的“传输码”后传输。
上图中的AMI码就是由典型的NRZ码经波形变换形成的适合基带系统传输特性的“传输码”。
（2）抽样判决的必要性（a）数字基带接收系统:（b）数字频带接收系统:（3）抽样判决的必要性上述数字通信系统在接收端的基带接收处理上，都用到了“抽样+判决”，而不是仅用比较器将解调出的基带信号直接与门限电压进行比较做出基带码逻辑的判决。
在判决前进行抽样，并仅对抽样值进行判决的处理方法可减少噪声对正确判决的影响。
“抽样判决“在降低噪声影响上的作用的可从下列波形示意图看出：9.2 数字基带信号的码型9.2.1 码型设计的原则（1）基带信道低频特性一般不理想，因而基带码的频谱中低频分量应尽量少。
（2）基带码型应有利于接收端的位时钟的同步。
（3）具有一定的检错能力。
（4）具有较高的传输效率。
9.2.2 二元码（binary codes）1．单极性与双极性二元码两种码型如右图所示：2．不归零与归零二元码●不归零( NRZ: non return-to-zero )码：不归零NRZ 是指在一个码元间隔内编码电平不变，仅在码元转换时刻可能发生变化。
在各类数字电路内部，数字逻辑信号通常为NRZ 码型信号，如TTL 电平数字逻辑信号为单极性NRZ 码型，PC 机RS-232串行口上的数字信号为双极性NRZ 码型。
NRZ 码不宜直接用作远程基带传输码型。
●归零( RZ : return-to-zero )码：在一个码元间隔内，编码的高电平维持时间τ小于码元间隔T s ，仅在码元转换时刻可能发生变化。
当/0.5s T τ=时，NRZ 码的功率谱如左下图，RZ 码的功率谱如右下：3．二元差分码（binary differential code ）用编码电平的“跳变与否”代表原码的“1”或“0”。
（如右图所示）传号差分码：在原码1到来时刻，编码电平转换。
空号差分码：在原码0到来时刻，编码电平转换。
设：原码序列为{}n a ，差分码序列为{}n d ，则：“传号差分码”的编码规则为1n n n d a d -=⊕ “空号差分码”的编码规则为1nn n d a d -=⊕【结论】：二进制差分码属于“1B1B 码”。
（B 表示二进制，1B1B 意思是1个二元码对应转换为1个二元码） 传号差分码的编码/译码原理电路图如下：4．双相码/列相码/曼彻斯特码（Manchester code ）1949年，英国曼彻斯特大学的博士G.E.Thomas 在其论文中首次提出了Manchester 编码。
该码在每个原码的半个码元时刻，编码电平都有一次“跳变”。
设：原码序列为{}n a ，该码的码时钟(占空比50%)序列为{}n c ，则Manchester 码序列为{}n m ，其编码规则为n n n m a c =⊕ （for IEEE802.4 rule）或者n n n m a c =⊕ （for Thomas rule）Manchester 码属于“1B2B 码”。
若Manchester 码是双极性码，则该码序列没有直流分量，其功率谱分布主要集中在(0，2f s )之间，直流分量很弱（如下图），与NRZ 码相比功率谱展宽一倍。
局域网的网线中多使用Manchester 码传输。
9.2.3 三元码（Ternary Code）三元码多为数字基带传输使用的“线路码”型。
适合基带系统的编码称为“线路码”或“传输码”，这类编码产生的规则和码型特点为：（1）应尽量有利于接收端的位同步时钟提取 （2）无直流分量，低频分量也应尽量少 （3）编码传输效率高1．传号交替反转码 (AMI: alternate mark inversion )AMI 码属于“1B1T 码”，AMI 码是双极性的三元码，由于在传号（传1）期间极性交替翻转，时间平均分量为0，即无直流分量，且低频分量也较弱，编码效率也不低。
波形如下图：均为曼彻斯特码下图为AMI码功率谱（灰色）与NRZ码功率谱（黑色）的对照图，AMI码功率谱主瓣宽度与NRZ码的主瓣宽度相同，即第一个谱零点相同，且AMI码的低频分量相对NRZ码的弱得多：2．三阶高密度码 ( HDB3：high density binary-3 )AMI编码的缺点是：在原码序列连0时没有电平翻转，若原码序列出现较长的连0时，接收端将处于缺乏位同步提取信息，不利于位同步状态的保持。
所以，将AMI码“改造”成为HDB3码可解决这个问题。
HDB3码的编码规则为：（1）若AMI码出现“4连0”，则在第4个0处插入一个与前一个非0符号同极性的“破坏符V”。
（破坏符“V”与其他非0符号的波形形状相同） 因AMI码中相邻非0符号间都是极性交替反转的，这种“同极性”的破坏符插入便于接收端识别并去除。
但是，破坏符的加入不应破坏AMI序列整体上的极性交替反转属性，因而应保证所有插入的破坏符总是极性交替翻转的。
为做到这一点，必须保证如下编码规则：● AMI码出现4连0时，在第4个0处插入破坏符V，其极性与前一个AMI 码的非零符号相同，以便译码时识别；● 一旦在两个插入破坏符之间有偶数个(奇数个没关系) AMI码的非零符号，为了保证破坏位的加入始终是极性交替翻转的，就必须在后一个破坏位前的第3位加入补充破坏修正符B，它的极性与前边相邻的非零符号相反，其后边的破坏位V的极性与B相同，V后边的非零符号极性倒相。
对照下列波形，体会上述编码规则：（1）两个V之间有奇数个非0符号时（V插入规律不变）（2）两个V 之间有偶数个非零符号时（V插入规律改变）对AMI 码的译码算法就是对其取绝对值运算。
对HDB 3码的译码，首先应识别并去除插入的V 或B 符号，则HDB 3码变为了AMI 码，然后按照AMI 码的译码算法译码。
去除V 或B 符号的原则是：只要遇到与前一个非0符号相同极性的符号，该符号一定是V 符号，将该符号以及它前边三位符号都清为0即可，这样同时可以去除B 符号。
9.3 数字基带信号功率谱分析【分析思路】1.数字基带信号为随机序列信号矩形波形的数字基带信号序列任意波形的数字基带新号序列数字基带序列的随机性体现在其任意第n 个码元可表示为0n 1n ()c 0,(0)()()c 1,(1)1-==⎧=⎨-==-⎩s n s g t nT P p s t g t nT P p其中，(1)s s nT t n T ≤≤+。
那么，数字基带序列表为()()nn s t s t ∞=-∞=∑因时间上无限的随机数字信号序列S (t)的能量是无限的，这样的随机序列肯定不满足傅立叶变换所要求的1()s t dt π+∞-∞<∞⎰条件。
因而，时间无限的随机数字信号序列s (t)电压谱不存在，即s (t)的傅立叶变换不存在。
然而，s (t)在单位时间上的能量还是有限的，其功率谱是存在的。
今后对通信系统中随机数字信号序列进行频域分析时，将采用功率谱，不用《信号与系统》课中对确定性非周期信号惯用的电压谱。
这一点在此特别说明一下。
2．功率谱主要分析步骤（1）对无限时间序列做时间上的截取，形成截取信号()()NT nn Ns t s t =-=∑（2）计算有限时间长度序列的频谱()T S ω、能量谱2()T S ω（3）计算s s NT t NT -≤≤时间段内，截取信号每Hz 频率上分布的平均功率，即功率谱密度函数为2()()2(1)T T s sE S P N T ωω⎡⎤⎣⎦=+（4）对上式取极限，计算无限长时间内数字基带序列的功率谱密度：2()()lim 2(1)T s N sE S P N T ωω→∞⎡⎤⎣⎦=+ 3．功率谱分析中对数字基带序列的处理将截取信号分成两部分，分别求出各自相应的功率谱()T s t =[交变分量]+[稳态分量]= ))((+T T u v t t注意：在基带序列这一随机过程中，稳态分量是序列的均值，即[]()()T T v t E s t =则基带序列的方差为{}222[()()]()Ts T T T E s t v t E u t σ⎡⎤=-=⎣⎦若存在傅里叶变换关系：()()T T u u t P f ↔和()()T T v v t P f ↔，则存在：()()()()()()T T T T T T s u v s t u t v t P f P f P f =+=+↔当N →∞时，有：()()()s u v P fP f P f =+【注意】交变分量产生功率谱中的连续谱；稳态分量产生功率谱中的离散谱。
连续谱分量是不稳定的，离散谱分量是稳定的。
4．任意波形的数字基带信号序列功率谱假设：传输数字基带码1采用任意波形g 1(t)，0采用任意波形g 0(t)，且各自傅里叶变换存在，即11()()g t G f ↔；00()()g t G f ↔可以推导出数字基带信号的功率谱密度通式为()()T T u t v t +()T s t[]21102()(1)()(1)())((())s ssm s sP f f p p f pG m G f f G f p G f f mf m δ∞=-∞-=-+--+∑5．举例设二进制基带数字序列传0和传1是等概率的（p =0.5），基带码为矩形码(方波)。
